CN217495821U - 一种小型agv舵轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种小型AGV舵轮，包括底盘、驱动机构、转向机构以及固定架，底盘上开设有可供驱动机构正常运行的开口，开口两侧分别设立有的第一侧板以及第二侧板，驱动机构包括驱动电机，驱动电机的转子外侧套设有轮毂，驱动电机的定子与第一侧板连接，驱动电机的转轴与第一侧板以及第二侧板转动连接，转向机构包括转向电机、转向轴承以及转向板，转向电机的转子与转向板连接，转向板水平安装于第一侧板以及第二侧板上，转向轴承套设在底盘上，转向轴承的外圈通过固定架与转向电机的定子连接。本实用新型大大简化了驱动机构以及转向机构，共同促使了舵轮的小型轻量化，且成本低廉，维修快速，便于调试，适用于AGV运输技术领域。

Description

一种小型AGV舵轮

技术领域

本实用新型AGV运输技术领域，具体涉及一种小型AGV舵轮。

背景技术

AGV舵轮，是一个新兴的智能高科技产业链。之所以称之为舵轮，是因为它集成了驱动电机、转向电机、减速机等一体化的机械结构，集产品、行走、牵引和转向功能为一体，可以荷载和牵引较重货物。

作为新兴的智能高科技产品，国内现有产品化舵轮成本高，体积大，舵轮本体重量大，只适用于部分大型机械设备，无法满足小型轻量化机器人需求。现有的AGV舵轮中的驱动机构大多由单独设立的轮毂以及设置于轮毂侧方的驱动电机共同组成，转向机构大多由多个齿轮组及转向电机配合实现，这种设计占用了安装空间，增大了整个舵轮的体积与重量，同时对链条和齿轮的配合度、精度要求较高，维护成本高，在出现故障时不能快速完成维修，导致工作受到影响。

实用新型内容

针对相关技术中存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种成本低廉，维修快速，便于调试，整体重量小的小型AGV舵轮。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种小型AGV舵轮，包括底盘、固定架、驱动机构以及转向机构，所述底盘上开设有可供驱动机构正常运行的开口，所述开口两侧分别设立有的第一侧板以及第二侧板，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的转子外侧套设有轮毂，所述驱动电机的定子与所述第一侧板连接，所述驱动电机的转轴与所述第一侧板以及第二侧板转动连接，所述转向机构包括转向电机、转向轴承以及转向板，所述转向电机的转子与所述转向板连接，所述转向板水平安装于所述第一侧板以及第二侧板上，所述转向轴承套设在所述底盘上，所述转向轴承的外圈通过固定架与所述转向电机的定子连接。

优选地，所述固定架包括固定顶板、支撑杆以及外轴套，所述固定顶板与所述转向电机的定子连接，所述外轴套上方向内侧延伸有限位环，所述底盘上设有内轴套，所述内轴套下方向外延伸有限位凸台，所述转向轴承的外圈与所述外轴套内壁连接，所述转向轴承的内圈与所述内轴套外壁连接，所述外轴套与所述固定顶板之间通过多个支撑杆连接，所述固定架还包括固定环，所述固定环设置于所述支撑杆中段连接各个支撑杆。

优选地，所述转向电机为空心轴无刷直流电机，所述空心轴内安装有导电滑环。

优选地，所述驱动电机为外转子直流无刷电机，所述驱动电机的转轴为经过淬火工艺处理的加长转轴。

优选地，所述驱动电机配套设有磁编码器，所述磁编码器安装于所述第二侧板上，所述磁编码器配套有磁铁，所述磁铁安装在与磁编码器对应的转轴端面。

优选地，所述轮毂为镂空结构，所述轮毂外包覆有可替换的聚氨胶脂。

本实用新型的有益技术效果在于：

1、本实用新型提供的一种小型AGV舵轮，包括底盘、固定架、驱动机构以及转向机构，所述底盘上开设有可供驱动机构正常运行的开口，所述开口两侧分别设立有的第一侧板以及第二侧板，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的转子外侧套设有轮毂，所述驱动电机的定子与所述第一侧板连接，所述驱动电机的转轴与所述第一侧板以及第二侧板转动连接，所述转向机构包括转向电机、转向轴承以及转向板，所述转向电机的转子与所述转向板连接，所述转向板水平安装于所述第一侧板以及第二侧板上，所述转向轴承套设在所述底盘上，所述转向轴承的外圈通过固定架与所述转向电机的定子连接。

将所述转向电机的定子与小车底盘固定连接，即可完成舵轮的装配，工作时，驱动电机的转子带动轮毂进行转动，负责小车的前进或后退，当需要转向时，所述转向电机的转子转动，带动转向板以及下方的驱动机构进行转向，所述转向轴承的外圈通过固定架与所述转向电机的定子连接，所述驱动机构通过转向轴承相对于固定架进行转动，完成转向的操作。

本实用新型摒弃了传统舵轮中，驱动机构为驱动电机置于轮毂外侧，利用驱动电机的电机轴驱动轮毂的结构，创造性地将驱动电机和轮毂一体化，即将驱动电机的转子外套设轮毂，直接以转子来驱动轮毂转动，这种结构可以有效节省驱动机构的体积；本实用新型中的转向机构亦摒弃了传统舵轮的多齿轮组方案，仅利用转向电机、固定架以及转向轴承的配合即可实现转向操作，降低零件数量的同时避免了替换齿轮、链条等精密零件所需的维护成本。本实用新型大大简化了驱动机构以及转向机构，共同促使了舵轮的小型轻量化，且结构简单易于调试，各零部件易于替换，造价以及维护成本低廉。

2、本实用新型中所述固定架包括固定顶板、支撑杆以及外轴套，所述固定顶板与所述转向电机的定子连接，所述外轴套上方向内侧延伸有限位环，所述底盘上设有内轴套，所述内轴套下方向外延伸有限位凸台，所述转向轴承的外圈与所述外轴套内壁连接，所述转向轴承的内圈与所述内轴套外壁连接，所述外轴套与所述固定顶板之间通过多个支撑杆连接，所述固定架还包括固定环，所述固定环设置于所述支撑杆中段连接各个支撑杆。

本实用新型采用鸟笼状的固定架，可以更好地固定于小车底盘上，且增加了整体舵轮的强度，使固定架内的驱动机构以及转向机构得到更好的保护；本实用新型采用向内侧延伸有限位环的外轴套以及向外延伸有限位凸台的内轴套，二者共同对转向轴承进行固定及限位，保证在舵轮工作时转向轴承不会因为路面颠簸不平等原因而从底盘处脱落，使转向轴承能够正常运作，维持其转向的流畅性以及准确性。

3、本实用新型中所述转向电机为空心轴无刷直流电机，所述空心轴内安装有导电滑环。

导电滑环转子与转向电机空心轴内的转子部分过盈配合，在转向电机控制舵轮转向的时候，导电滑环转子随之转动，电机线以及编码器线连接在导电滑环转子上，导电滑环定子粘在转向电机定子或是固定顶板上，使舵轮在转向的时候电机线以及编码器线不会发生缠绕。

4、本实用新型中所述驱动电机为外转子直流无刷电机，所述驱动电机的转轴为经过淬火工艺处理的加长转轴。

因本实用新型采用驱动电机、轮毂一体化的设计，为了使驱动电机能够更好地安装在第一侧板以及第二侧板之间，需要对驱动电机的转轴进行加长改造，又因驱动电机的转轴承载了小型轻量化机器人或小车的整体重量，经过淬火工艺处理可以提高转轴的强度，大大增加了底盘的承载能力。

5、本实用新型中所述驱动电机配套设有磁编码器，所述磁编码器安装于所述第二侧板上，所述磁编码器配套有磁铁，所述磁铁安装在与磁编码器对应的转轴端面。

磁编码器大大提高了舵轮行走的精确度。

6、本实用新型中所述轮毂为镂空结构，所述轮毂外包覆有可替换的聚氨胶脂。

轮毂采用镂空设计，在减轻了重量的同时，增加了驱动电机的散热通道，可保证驱动电机长时间运行，延长了舵轮的使用寿命，包胶采用可替换不同硬度的聚氨胶脂，按照需求增大或减小轮毂与地面的摩擦力，且磨损后便于替换。

附图说明

通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型实施例一提供的一种小型AGV舵轮的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种小型AGV舵轮的底盘结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的一种小型AGV舵轮的驱动机构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的一种小型AGV舵轮的转动机构示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的一种小型AGV舵轮的固定架结构示意图；

图中：10为底盘，101为开口，102为第一侧板，103为第二侧板，104为内轴套，105为限位凸台，20为驱动机构，201为驱动电机，202为轮毂，203为转轴，204为聚氨胶脂，30为转向机构，301为转向电机，302为转向轴承，303为转向板，304为导电滑环，40为固定架，401为固定顶板，402为支撑杆，403为外轴套，404为限位环，405为固定环，50为磁编码器，501为磁铁。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

以下结合附图详细说明所述一种小型AGV舵轮一个实施例。

实施例一

本实施例提供了一种小型AGV舵轮，如图1-图5所示，一种小型AGV舵轮，包括底盘10、驱动机构20、转向机构30以及固定架40，所述底盘10上开设有可供驱动机构20正常运行的开口101，所述开口101两侧分别设立有的第一侧板102以及第二侧板103，所述第一侧板以及第二侧板上均安装有转轴轴承，所述驱动机构20包括驱动电机201，所述驱动电机201的转子外侧套设有轮毂202，所述驱动电机201的定子与所述第一侧板102连接，所述驱动电机的转轴203通过转轴轴承与所述第一侧板102以及第二侧板103转动连接，所述转向机构30包括转向电机301、转向轴承302以及转向板303，所述转向电机301的转子与所述转向板303连接，所述转向板303水平安装于所述第一侧板102以及第二侧板103上，所述转向轴承302套设在所述底盘10上，所述转向轴承的302外圈通过固定架40与所述转向电机301的定子连接；

具体实施时，将所述转向电机301的定子与小车底盘固定连接，即可完成舵轮的装配，工作时，驱动电机201的转子带动轮毂202进行转动，负责小车的前进或后退，当需要转向时，所述转向电机301的转子转动，带动转向板303以及下方的驱动机构20进行转向，所述转向轴承302的外圈通过固定架40与所述转向电机301的定子连接，所述驱动机构20通过转向轴承302相对于固定架40进行转动，完成转向的操作。

本实用新型摒弃了传统舵轮中，驱动机构为驱动电机置于轮毂外侧，利用驱动电机的电机轴驱动轮毂的结构，创造性地将驱动电机和轮毂一体化，即将驱动电机的转子外套设轮毂，直接以转子来驱动轮毂转动，这种结构可以有效节省驱动机构的体积；本实用新型中的转向机构亦摒弃了传统舵轮的多齿轮组方案，仅利用转向电机、固定架以及转向轴承的配合即可实现转向操作，降低零件数量的同时避免了替换齿轮、链条等精密零件所需的维护成本。本实用新型大大简化了驱动机构以及转向机构，共同促使了舵轮的小型轻量化，且结构简单易于调试，各零部件易于替换，造价以及维护成本低廉。

作为一个优选的方案，所述固定架40包括固定顶板401、支撑杆402以及外轴套403，所述固定顶板401与所述转向电机301的定子连接，所述外轴套403上方向内侧延伸有限位环404，所述底盘10上设有内轴套104，所述内轴套104下方向外延伸有限位凸台105，所述转向轴承302的外圈与所述外轴套403的内壁连接，所述转向轴承302的内圈与所述内轴套104的外壁连接，所述外轴套403与所述固定顶板401之间通过多个支撑杆402连接，所述固定架40还包括固定环405，所述固定环405设置于所述支撑杆402中段连接各个支撑杆402。

本实用新型采用鸟笼状的固定架，可以更好地固定于小车底盘上，且增加了整体舵轮的强度，使固定架内的驱动机构以及转向机构得到更好的保护；本实用新型采用向内侧延伸有限位环的外轴套以及向外延伸有限位凸台的内轴套，二者共同对转向轴承进行固定及限位，保证在舵轮工作时转向轴承不会因为路面颠簸不平等原因而从底盘处脱落，使转向轴承能够正常运作，维持其转向的流畅性以及准确性。

作为一个优选的方案，所述转向电机301为空心轴无刷直流电机，所述空心轴内安装有导电滑环304。空心轴电机是一种具有空心轴的特殊类型电机，又被称为通孔或贯通轴电机。电机的中心部分是一个完全穿过电机中心轴的孔，允许各类部件如电缆、软管、管道甚至激光顺利通过。空心轴伺服电机具有经典轴式伺服电机的所有性能和优点，仅在机械设计上有所不同。

导电滑环转子与转向电机空心轴内的转子部分过盈配合，在转向电机控制舵轮转向的时候，导电滑环转子随之转动，电机线以及编码器线连接在导电滑环转子上，导电滑环定子粘在转向电机定子或是固定顶板上，使舵轮在转向的时候电机线以及编码器线不会发生缠绕。

在具体实施时，转向电机可采用大疆m6020直流无刷电机，该电机是一款内部集成驱动器的高性能直流无刷电机，电机采用18mm空心轴设计，可根据需求在空心轴内安装导电滑环或其他配件，扭矩密度大，最大持续扭矩在1.24n/m,控制精度高，交互方式灵活，保护功能强，电机具有过压，过流等预警保护功能，配合独创的SSTP无刷电机智能温度保护算法，可有效避免电机过热损坏，保障电机安全可靠的运行。适用于低转速，大扭矩直接驱动的应用场景。

作为一个优选的方案，所述驱动电机201为外转子直流无刷电机，所述驱动电机的转轴203为经过淬火工艺处理的加长转轴。无刷直流电机是模界中除了有刷电机以外用的最多的一种电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势。具有高效率、低能耗、低噪音、超长寿命、高可靠性、可伺服控制、无级变频调速等优点，至于缺点嘛……就是比有刷的贵、不好维护，广泛应用于航模、高速车模和船模。

因本实用新型采用驱动电机、轮毂一体化的设计，为了使驱动电机能够更好地安装在第一侧板以及第二侧板之间，需要对驱动电机的转轴进行加长改造，又因驱动电机的转轴承载了小型轻量化机器人或小车的整体重量，经过淬火工艺处理可以提高转轴的强度，大大增加了底盘的承载能力。

在具体实施时，驱动电机可选用N5065直流无刷电机，该电机空载转速在6480-9600r/min，扭矩可达1.2-2.3n/m，在同类电机中具有体积小，转速高，质量轻等优势，完全可以满足小型机器人移动需求。

作为一个优选的方案，所述驱动电机201配套设有磁编码器50，所述磁编码器50安装于所述第二侧板103上，所述磁编码器50配套有磁铁501，所述磁铁501安装在与磁编码器50对应的转轴203端面。

磁编码器大大提高了舵轮行走的精确度，在具体实施时，可选择AS5047DAS5047PODriveSimpleFOCDoggoVESC磁编码器22*22mm。此款编码器增加了TVS5V管，保护主芯片，增加了LED指示灯，方便调试，增加了5V和3.3V选择拨动开关，方便操作，所有功能引脚全部引出，方便测试。电调可选择VESC6本杰明电调，搭配N5065电机以及磁编码器使用。

作为一个优选的方案，所述轮毂202为镂空结构，所述轮毂202外包覆有可替换的聚氨胶脂204。

轮毂采用镂空设计，在减轻了重量的同时，增加了驱动电机的散热通道，可保证驱动电机长时间运行，延长了舵轮的使用寿命，包胶采用可替换不同硬度的聚氨胶脂，按照需求增大或减小轮毂与地面的摩擦力，且磨损后便于替换，优选硬度为65的8mm聚氨胶脂。

作为一个优选的方案，本实用新型中的各连接件采用CNC数控加工而成，材料优选为7050铝材，密度小，强度高，并采用防滑螺丝固定，既便于拆卸又保证了其强度，采用通用的连接件亦可减少维护成本，提高零件的通用性，也降低了舵轮加工的成本。

本实用新型创造性地将驱动电机和轮毂一体化、同时大大简化了转向机构，共同促使了舵轮的小型轻量化，且结构简单，易于调试，采用通用零部件易于替换，造价以及维护成本低廉。舵轮模块化设计，便于安装及更换，可根据具体需求搭配合适的底盘大小，可移植性强，具有很强的实用性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种小型AGV舵轮，其特征在于，包括底盘（10）、驱动机构（20）、转向机构（30）以及固定架（40），所述底盘（10）上开设有可供驱动机构（20）正常运行的开口（101），所述开口（101）两侧分别设立有的第一侧板（102）以及第二侧板（103），所述驱动机构（20）包括驱动电机（201），所述驱动电机（201）的转子外侧套设有轮毂（202），所述驱动电机（201）的定子与所述第一侧板（102）连接，所述驱动电机的转轴（203）与所述第一侧板（102）以及第二侧板（103）转动连接，所述转向机构（30）包括转向电机（301）、转向轴承（302）以及转向板（303），所述转向电机（301）的转子与所述转向板（303）连接，所述转向板（303）水平安装于所述第一侧板（102）以及第二侧板（103）上，所述转向轴承（302）套设在所述底盘（10）上，所述转向轴承（302）的外圈通过固定架（40）与所述转向电机（301）的定子连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型AGV舵轮，其特征在于，所述固定架（40）包括固定顶板（401）、支撑杆（402）以及外轴套（403），所述固定顶板（401）与所述转向电机（301）的定子连接，所述外轴套（403）上方向内侧延伸有限位环（404），所述底盘（10）上设有内轴套（104），所述内轴套（104）下方向外延伸有限位凸台（105），所述转向轴承（302）的外圈与所述外轴套（403）的内壁连接，所述转向轴承（302）的内圈与所述内轴套（104）的外壁连接，所述外轴套（403）与所述固定顶板（401）之间通过多个支撑杆（402）连接，所述固定架（40）还包括固定环（405），所述固定环（405）设置于所述支撑杆（402）中段连接各个支撑杆（402）。

3.根据权利要求1所述的一种小型AGV舵轮，其特征在于，所述转向电机（301）为空心轴无刷直流电机，所述空心轴内安装有导电滑环（304）。

4.根据权利要求1所述的一种小型AGV舵轮，其特征在于，所述驱动电机（201）为外转子直流无刷电机，所述驱动电机的转轴（203）为经过淬火工艺处理的加长转轴。

5.根据权利要求1所述的一种小型AGV舵轮，其特征在于，所述驱动电机（201）配套设有磁编码器（50），所述磁编码器（50）安装于所述第二侧板（103）上，所述磁编码器（50）配套有磁铁（501），所述磁铁（501）安装在与磁编码器（50）对应的转轴（203）端面。

6.根据权利要求1所述的一种小型AGV舵轮，其特征在于，所述轮毂（202）为镂空结构，所述轮毂（202）外包覆有可替换的聚氨胶脂（204）。

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